DE1176084B

DE1176084B - Multi-part ring or arched route expansion for underground mining

Info

Publication number: DE1176084B
Application number: DEB61073A
Authority: DE
Original assignee: Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Current assignee: Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Priority date: 1960-04-15
Filing date: 1961-01-31
Publication date: 1964-08-20

Description

Mehrteiliger ring- oder bogenförmiger Streckenausbau für den untertägigen Grubenbetrieb Die Erfindung richtet sich auf einen mehrteiligen ring- oder bogenförmigen Streckenausbau für den untertägigen Grubenbetrieb derjenigen bekannten Gattung, bei welcher die Segmente aus geflanschten Rinnenprofilen bestehen, die mit den Enden paarweise gleichsinnig ineinandergelegt und im Überlappungsbereich durch Klemmverbindungen, wie Klemmschellen od. dgl., miteinander verspannt sind. Durch die Verwendung im Überlappungsbereich gleichsinnig ineinandergelegter und miteinander verspannter geflanschter Rinnenprofile besteht die Möglichkeit, eine Umfangsnachgiebigkeit des Ausbaurahmens zu erzielen, derart, daß er unter der wachsenden Belastung des Gebirgsdruckes weitgehend verformungsfrei nachgeben kann.Multi-part ring or arched route extension for underground Mine operation The invention is directed to a multi-part ring or arcuate Extension of the line for underground mining operations of the known type, in which the segments consist of flanged channel profiles with the ends in pairs placed one inside the other in the same direction and in the overlapping area by clamping connections, such as clamps or the like, are braced together. By using it in the Overlap area in the same direction nested and braced together flanged gutter profiles there is the possibility of a circumferential flexibility of the To achieve expansion frame, so that he under the growing load of the mountain pressure can yield largely deformation-free.

Für den Streckenausbau dieser Art haben geflanschte Rinnenprofile gegenüber anderen Profilformen außerdem den Vorteil, daß die Widerstandsmomente in der X- und Y-Achse weitgehend einander angeglichen werden können, so daß sie den vielfältigen und sich teilweise einander überlagernden Beanspruchungen, denen derartige Ausbaurahmen im Betrieb ausgesetzt sind, bei gleichem Metergewicht besser gewachsen sind.For the extension of this type of route have flanged channel profiles also has the advantage over other profile shapes that the moments of resistance in the X and Y axes can be largely adjusted to one another, so that they the diverse and sometimes overlapping stresses, those Such expansion frames are exposed during operation, better for the same weight per meter have grown.

Es ist für die genannten Zwecke bereits bekannt, für die in Umfangsrichtung hintereinandergeschalteten und mit den Enden gleichsinnig ineinanderliegenden Segmente sowohl kongruente als auch nicht kongruente Profilpaare zu verwenden. Während die kongruenten Profilpaare in der Praxis im allgemeinen deswegen den Vorzug verdienen, weil sie wegen der Verwendung übereinstimmender Profile die Lagerhaltung vereinfachen, haben die nicht kongruenten Profilpaare demgegenüber den Vorteil, daß man hinsichtlich ihrer Formgebung nicht an so enge Grenzen gebunden ist sowie feiner, daß sie die Möglichkeit bieten, daß Außen- und Innenprofil in bezug auf die statischen Werte unterschiedlich zu gestalten, so daß sie den auf sie einwirkenden verschiedenartigen Beanspruchungen besser angepaßt werden können. Da beispielsweise bei aus drei Segmenten zusammengesetzten Ausbaurahmen die beiden Seitenteile im wesentlichen Druck-bzw. Knickbeanspruchungen, das mittlere, innenliegende Segment dagegen in erster Linie Biegebeanspruchungen ausgesetzt sind, besteht bei Verwendung nicht kongruenter Profilpaare die Möglichkeit, dem Innenprofil durch entsprechende Gestaltung der Profilform eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Biegebeanspruchungen zu verleihen und demgegenüber den seitlich angeordneten Außenprofilen durch abweichende Profilgestaltung eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Knickbeanspruchungen zu geben.It is already known for the purposes mentioned, for those in the circumferential direction segments connected one behind the other and with the ends in the same direction one inside the other to use both congruent and non-congruent profile pairs. While the congruent profile pairs in practice generally deserve the preference, because they simplify warehousing due to the use of matching profiles, the non-congruent profile pairs have the advantage that one with regard to its shape is not bound by such narrow limits and is finer that it is the Offer the possibility that the outer and inner profile in relation to the static values to make different, so that they act on them different Stresses can be better adapted. For example, there are three segments composite expansion frame the two side parts essentially pressure or. Buckling loads, the middle, inner segment, on the other hand, primarily Are exposed to bending loads, exists when using non-congruent profile pairs the possibility of the inner profile by designing the profile shape accordingly to give greater resistance to bending stresses and against it the laterally arranged external profiles due to a different profile design to give higher resistance to buckling loads.

Von dieser Möglichkeit ist in der Praxis bislang jedoch nur beschränkt Gebrauch gemacht worden, indem die Profile eines solchen Paares zwar nicht kongruent, wohl aber nach im Prinzip übereinstimmenden Konstruktionsnormen gestaltet sind, innerhalb welcher sie sich im wesentlichen nur hinsichtlich ihrer absoluten Abmessungen, dagegen nicht oder im wesentlichen nicht hinsichtlich der Abmessungsrelationen zwischen den einzelnen Profilteilen, wie Boden, Stegen und Flansche, voneinander unterscheiden.However, this option has so far only been limited in practice Use has been made in that the profiles of such a pair are not congruent, but are designed according to construction standards that are in principle identical, within which they are essentially only in terms of their absolute dimensions, on the other hand not or essentially not with regard to the dimensional relations between differentiate between the individual profile parts, such as the base, webs and flanges.

So sind beispielsweise mittels der Böden aufeinander abgestützte Profilpaare bekannt, bei denen beide Profile übereinstimmend einen im Verhältnis zur Höhe der Flansche wesentlich dicker bemessenen gewölbten Boden besitzen, an den sich mit einer stetigen Krümmung einwärts gebogene, zu den Flanschen hin verjüngte Stege anschließen. Abgesehen davon, daß die derart prinzipiell gleich konstruierten Profile keine Differenzierung entsprechend ihren unterschiedlichen Beanspruchungsverhältnissen aufweisen, haben sie den grundsätzlichen Nachteil einer zu starken Massenanhäufung im Bereich des Bodens. Obwohl sie dadurch in Verbindung mit den gewölbten Stegen einen sehr hohen Widerstand gegen ein Aufklaffen der Profilstege bei Biegebeanspruchungen besitzen, hat diese ungleichförmige Massenverteilung des Werkstoffes über die Profilhöhe zur Folge, daß die Widerstandsmomente in der X- und Y-Achse um ein erhebliches Maß voneinander abweichen und damit die Vorteile entfallen, deretwegen die geflanschten Rinnenprofile gerade als Ausbauelemente für den Grubenbetrieb gegenüber anderen bekannten Profilformen vorgezogen werden.For example, there are profile pairs supported on one another by means of the floors known, in which both profiles coincide with one in relation to the height of the Flanges have a much thicker arched bottom to which a steady curvature inwardly curved webs tapering towards the flanges connect. Apart from the fact that the profiles constructed in this way are basically the same no differentiation according to their different demands have, they have the fundamental disadvantage of excessive mass accumulation in the area of the floor. Although it is in connection with the arched webs a very high resistance to the profile webs opening up under bending loads have this uneven mass distribution of the material over the height of the profile As a result, the moments of resistance in the X and Y axes by a considerable amount differ from each other and thus the advantages for which the flanged ones are omitted Gutter profiles are used as expansion elements for mining operations compared to others known profile shapes are preferred.

Auf der anderen Seite sind auch solche nicht kongruente Profilpaare bekannt, bei denen die Profile bei einem flachen, verhältnismäßig dünnwandigen Boden gerade, zu den Flanschen hin divergierende Stege aufweisen und bei denen die Flansche beider Profile - auch in Verbindung mit Bodenabstützung - eine größere Höhe als die Bodendicke besitzen. Abgesehen davon, daß auch die Profile dieses Profilpaars nach übereinstimmenden Konstruktionsnormen gestaltet sind, d. h. Innen- und Außenprofil nicht entsprechend ihren verschiedenen Festigkeitsanforderungen unterschiedlich sind, haben sie gegenüber dem vorerwähnten Profilpaar den Nachteil eines verringerten Widerstandes gegen ein Aufklaffen der Profilstege bei Biege- und Verdrehungsbeanspruchungen, so daß sich deren Gestaltung zwar für die Bedürfnisse des Außenprofils, nicht dagegen mit gleichem Vorteil für die Bedürfnisse des Innenprofils eignet.On the other hand, there are also such non-congruent profile pairs known where the profiles at a flat, proportionate thin-walled bottom straight, to the flanges diverging webs and in which the flanges of both profiles - also in connection with floor supports - have a greater height than the floor thickness. Apart from the fact that the profiles this pair of profiles are designed according to matching construction standards, d. H. Inner and outer profile not according to their different strength requirements are different, they have the disadvantage compared to the aforementioned pair of profiles a reduced resistance to a gaping of the profile webs with bending and torsional stresses, so that their design is true for the needs of the outer profile, but not with the same advantage for the needs of the inner profile suitable.

Von den beiden vorstehend behandelten, in der Praxis häufig anzutreffenden Profilpaaren mit im Prinzip ähnlich konstruierten Einzelprofilen abgesehen, ist es auch bereits bekannt, die Profile eines nicht kongruenten Profilpaares völlig verschieden voneinander zu gestalten, wobei jedoch weder das Außen- noch das Innenprofil eine solche Gestaltung aufweist, daß es im Hinblick auf die Beanspruchungsverhältnisse und im Verhältnis zur Massenverteilung des Profilwerkstoffes als optimal oder auch nur günstig angesprochen werden könnte. Während das im wesentlichen überall gleich große Wandstärke aufweisende Außenprofil in Verbindung mit einem flachen Boden mit einer stetigen Krümmung nach auswärts gewölbte Stege besitzt, an die sich die nach außen gewinkelten Flansche mit einer etwa dem Boden entsprechenden Wandstärke anschließen, ist das in den Außenkonturen der Innenkontur des Außenprofils angepaßte Innenprofil innenseitig unter Einschluß des Bodens nach Art einer durchgehenden Parabel ausgebildet, wobei die Höhe der Flansche annähernd der im Verhältnis zum Außenprofil größeren Dicke des Bodens entspricht. Da die neutrale Linie der Stege beider Profile nach außen gekrümmt ist, weisen beide Profile gegenüber Biegebeanspruchungen trotz ihrer unterschiedlichen Gestaltung sowohl eine größere Neigung zum als auch einen geringeren Widerstand gegen ein Aufklaffen der Stege auf als die Profile der beiden vorstehend behandelten bekannten Profilpaare. Obschon gerade das Innenprofil in erster Linie Biegebeanspruchungen ausgesetzt ist und daher einen erhöhten Widerstand gegen ein Aufklaffen der Stege erforderte, ist diesem Gesichtspunkt bei diesem bekannten Profilpaar nicht Rechnung getragen, da die im Verhältnis zum Außenprofil stärker bemessenen Flansche auf der einen Seite die Neigung zum Aufklaffen vergrößern, der im Verhältnis zum Außenprofil dickere Boden dagegen deswegen nicht zu einer Vergrößerung des Widerstandes gegen ein Aufklaffen beizutragen vermag, weil sich die schwächste Stelle der Stege annähernd in deren Längsmitte befindet und bei Biegebeanspruchungen erst etwa an dieser Stelle das Aufklaffen einsetzt.Of the two discussed above, common ones in practice Apart from profile pairs with, in principle, similarly constructed individual profiles it is also already known that the profiles of a non-congruent profile pair are completely different from each other, but neither the outer nor the inner profile has such a design that it is with regard to the load conditions and in relation to the mass distribution of the profile material as optimal or also could only be addressed favorably. While that's essentially the same everywhere large wall thickness external profile in connection with a flat base with has a steady curvature outwardly curved webs to which the after Connect externally angled flanges with a wall thickness roughly corresponding to the floor, is the inner profile adapted in the outer contours of the inner contour of the outer profile on the inside with the inclusion of the ground in the manner of a continuous parabola, the height of the flanges being approximately the greater in relation to the outer profile Corresponds to the thickness of the floor. Since the neutral line of the webs of both profiles after is curved on the outside, both profiles exhibit bending stresses despite their different design both a greater inclination to and a lesser one Resistance to gaping of the webs on than the profiles of the two protruding treated known profile pairs. Although the inner profile is primarily Is exposed to bending stresses and therefore an increased resistance to a Required gaping of the webs is this point of view with this known profile pair not taken into account, as the dimensions are larger in relation to the outer profile Flanges on one side increase the tendency to gape in proportion On the other hand, the bottom thicker than the outer profile does not increase the resistance can contribute to a gaping, because the weakest point of the webs is located approximately in the longitudinal center and is only approximately at when there is bending stress This is where the gaping begins.

Schließlich ist es gemäß einem älteren Vorschlag ebenfalls bereits bekannt, für den ring- oder bogenförmigen Streckenausbau solche handelsüblichen geflanschten Rinnenprofile zu verwenden, die einen geraden, innen und außen flachen Boden besitzen, an den sich zu den freien Enden hin divergierende, mit stetiger Krümmung einwärts gebogene Stege anschließen, die in den Endbereichen in seitlich nach außen abgewinkelte Flansche übergehen. Soweit hierbei in Verbindung mit einem mehrteiligen, aber starren Ausbaurahmen mit den Enden gleichsinnig ineinanderliegende und im Oberlappungsbereich miteinander durch Bolzen gekuppelte Profilsegmente verwendet wurden, waren diese hinsichtlich ihrer Gestaltungsform jedoch untereinander nicht differenziert, namentlich nicht in der Weise, daß hierdurch den unterschiedlichen Beanspruchungsverhältnissen des Innen- und Außenprofils hätte Rechnung getragen werden können.After all, according to an older proposal, it is already known, for the ring-shaped or arched route expansion such commercially available Use flanged gutter profiles that are straight, flat inside and out Have bottom, at which diverging towards the free ends, with steady Curvature connecting inwardly curved webs, which in the end areas in the side Pass over flanges angled outwards. So far in connection with a multi-part, but rigid extension frame with the ends nested in the same direction and profile segments coupled to one another by bolts in the area of the overlap were, however, in terms of their design, they were not among each other differentiated, especially not in such a way that thereby the different Stress conditions of the inner and outer profile would have taken into account can be.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die auf das gleiche Profilmetergewicht bezogene Tragfähigkeit nachgiebiger Ausbaurahmen durch eine zweckentsprechende Anpassung der Profilgestaltung an die unterschiedlichen Festigkeitsanforderungen des Innen- und Außenprofils zu verbessern. Zu diesem Zweck geht die Erfindung von der vorstehend zuletzt behandelten Profilgrundform aus, nach welcher beide Profile uner Verwendung eines geraden, innen und außen flachen Bodens mit stetiger Krümmung einwärts gebogene Stege aufweisen und kennzeichnet sich dadurch, daß die Profile in der Weise unterschiedlich gestaltet sind, daß das mit dem gegenüber dem Außenprofil schmaler bemessenen Boden versehene Innenprofil gegenüber der Dicke des Bodens niedriger bemessene Flansche und das Außenprofil demgegenüber im Verhältnis zur Dicke des Bodens höher bemessene Flansche aufweist. Die derart gestalteten Profile des Profilpaares weisen zwar beide trotz der vergleichsweise dünnwandigen Böden zufolge der zu den Flanschen hin nach einwärts gekrümmten Stege und der hierdurch bedingten günstigeren Massenverteilung des Werkstoffes über die Profilhöhe einen verhältnismäßig hohen Widerstand gegen ein Aufklaffen der Profilstege bei Biegeverformungen auf, unterscheiden sich aber hinsichtlich ihrer übrigen Gestaltungsform, namentlich hinsichtlich der Abmessungsrelationen zwischen Flansche und Böden, dennoch so, daß das im allgemeinen im Firstbereich angeordnete Innenprofil einen gegenüber dem Außenprofil erheblich höheren Verformungswiderstand gegenüber Biegebeanspruchungen und Aufklaffen besitzt, das im allgemeinen seitlich angeordnete Außenprofil dagegen einen gegenüber dem Innenprofil erheblich höheren Verformungswiderstand gegenüber Druck- und Knickbeanspruchungen aufweist.The invention has set itself the task of using the same profile meter weight related load-bearing capacity of flexible extension frames through an appropriate adaptation the profile design to the different strength requirements of the interior and to improve the outer profile. To this end, the invention proceeds from that above last treated basic profile form, according to which both profiles are unused a straight, inside and outside flat bottom with constant curvature inwardly curved Have webs and is characterized in that the profiles are different in the way are designed that with the bottom, which is narrower than the outer profile provided inner profile with lower dimensioned flanges compared to the thickness of the floor and the outer profile, on the other hand, is larger in relation to the thickness of the floor Has flanges. The profiles of the profile pair designed in this way have both in spite of the comparatively thin-walled floors towards the flanges inwardly curved webs and the resulting more favorable mass distribution of the material over the profile height a relatively high resistance to a gaping of the profile webs in the event of bending deformations, but differ with regard to the rest of the design, in particular with regard to the dimensional relationships between the flanges and floors, but in such a way that it is generally in the ridge area arranged inner profile has a significantly higher deformation resistance compared to the outer profile against bending and gaping, generally laterally arranged outer profile, on the other hand, is considerably higher than the inner profile Has deformation resistance to compressive and buckling loads.

Da Profile auch für den hier in Rede stehenden Zweck allgemein bekannt sind, bei denen die Flansche sowohl höher als auch niedriger als die Dicke des Bodens bemessen sind, richtet sich die Erfindung nicht auf die Gestaltung des Einzelprofils, sondern ausschließlich auf die Art der Differenzierung, nach der sich die Profile des Profilpaars im Rahmen der beanspruchten Zweckverbindung hinsichtlich dieser bekannten Gestaltungsmerkmale voneinander unterscheiden.Since profiles are also generally known for the purpose in question here are where the flanges are both higher and lower than the thickness of the floor are dimensioned, the invention is not directed to the design of the individual profile, but solely on the type of differentiation according to which the profiles are based of the profile pair in the context of the claimed purpose connection with regard to this known design features differ from each other.

Obschon sich die Profile gemäß der Erfindung im Oberlappungsbereich in bekannter Weise allseitig oder gegebenenfalls auch nur mit den Flanschen aufeinander abstützen können, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Dicke des Bodens und die Höhe der Flansche beider Profile derart aufeinander abzustimmen, daß sie sich im Verspannungsbereich in bekannter Weise mindestens mittels der Böden aufeinander abstützen. Eine weitere Verbesserung ergibt sich ferner dadurch, daß mindestens das Innenprofil zu den Flanschen hin verjüngte Stege besitzt, wie es von geflanschten Rinnenprofilen mit gewölbtem Boden und einwärts gekrümmten, zu den Flanschen hin divergierenden Stegen her an sich bekannt ist. Bei gleichem Profilgewicht bietet die Verjüngung der Stege zu den Flanschen hin eine weitere Möglichkeit, das Innenprofil sowohl hinsichtlich der Aufklaflneigung als auch hinsichtlich des Aufklaflwiderstandes bei Biegeverformungen zu verbessern. Obschon es denkbar ist, auch das Außenprofil mit zu den Flanschen hin verjüngten Stegen zu versehen, bietet es im Sinne des erfindungsgemäßen Lösungsprinzips besondere Vorteile, die Profile zusätzlich in der Weise zu differenzieren, daß nur das Innenprofil zu den Flanschen hin verjüngte Stege, das Außenprofil dagegen Stege mit über ihrer Länge gleicher Wandstärke aufweist, die sich gegenüber Druck- und Knickbeanspruchungen günstiger verhalten.Although the profiles according to the invention in the overlap area in a known manner on all sides or possibly only with the flanges on top of one another Can support, it has proven to be particularly useful, the thickness of the floor and to match the height of the flanges of both profiles so that they in the tension area in a known manner at least by means of the floors on top of one another prop up. Another improvement results from the fact that that at least the inner profile has tapered webs towards the flanges, such as it consists of flanged channel profiles with a curved bottom and inwardly curved, to the flanges diverging webs is known per se. With the same The tapering of the webs towards the flanges offers a further profile weight Possibility of changing the inner profile both with regard to the tendency to open up as well as with regard to to improve the impact resistance in the event of bending deformations. Although it is conceivable the outer profile is also to be provided with webs tapering towards the flanges, it offers in the sense of the solution principle according to the invention special advantages that Profiles also differentiate in such a way that only the inner profile to the Flanges tapered webs, the outer profile, however, webs with over their length has the same wall thickness, which is resistant to compressive and buckling loads behave more favorably.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Bei dem gleichsinnig ineinanderliegenden Profilpaar mit geometrisch unähnlichen Profilen ist das Innenprofil mit A und das Außenprofil mit B bezeichnet. Beide Profile weisen einen flachen, d. h. nicht gewölbten, verhältnismäßig niedrig bemessenen Boden 1 a bzw. 1 b auf, an den sich die mit einer stetigen Krümmung nach einwärts gebogenen bzw. gewölbten Stege 2 a bzw. 2 b anschließen, die in den Endbereichen in die seitwärts nach außen abgewinkelten Flansche 3 a bzw. 3 b übergehen. Beim Innenprofil A weisen die Stege 2 a zu den Flanschen 3 a hin eine Verjüngung auf, wohingegen die Begrenzungslinien der Stege bei dem Außenprofil B annähernd parallel zueinander verlaufen. Während das Außenprofil B einen im Verhältnis zur Höhe der Flansche 3 b niedriger bemessenen Boden 1 b aufweist, liegen die Verhältnisse beim Innenprofil A insofern umgekehrt, als hierbei die Höhe der Flansche 3 a niedriger als die Dicke des Bodens 1 a bemessen ist.In the drawing, the invention is explained using an exemplary embodiment. In the case of the profile pair lying one inside the other in the same direction with geometrically dissimilar profiles, the inner profile is designated with A and the outer profile with B. Both profiles have a flat, ie non-curved, relatively low-sized base 1 a and 1 b, to which the inwardly curved or arched webs 2 a and 2 b adjoin, which in the end regions in the laterally outwardly angled flanges 3 a and 3 b pass over. In the inner profile A , the webs 2 a taper towards the flanges 3 a, whereas the boundary lines of the webs in the outer profile B run approximately parallel to one another. While the outer profile B has a bottom 1 b that is lower in relation to the height of the flanges 3 b, the conditions for the inner profile A are reversed in that the height of the flanges 3 a is lower than the thickness of the bottom 1 a.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Dicke des Bodens und die Höhe der Flansche der beiden gleichsinnig ineinanderliegenden Profile derart aufeinander abgestimmt, daß sich die Profile während der Verspannung in erster Linie mit den Böden aufeinander abstützen, wohingegen im Bereich der Flansche ein kleiner Spalt verbleibt.In the illustrated embodiments, the thickness of the bottom and the height of the flanges of the two profiles lying one inside the other in the same direction coordinated so that the profiles are primarily during the bracing support each other with the bottoms, whereas a smaller one in the area of the flanges Gap remains.

Claims

Claims: 1. Multi-part ring or arched route extension for underground mining operations, which consist of flanged channel profiles Segments with the ends placed one inside the other in the same direction and in the overlap area are braced with each other and in which the non-congruent profiles one inside and have a flat base on the outside, on which diverging towards the free ends, with continuous curvature inwardly curved webs connect in the end areas merge into laterally outwardly angled flanges, characterized in that that the profiles are designed differently in such a way that the opposite the outer profile is provided with a narrower bottom compared to the thickness lower flanges on the floor and the outer profile in proportion has flanges larger than the thickness of the floor.

2. Route expansion according to claim 1, characterized in that the thickness of the bottom and the height of the flanges of both Profiles are coordinated in such a way that they are in the tension area support each other in a known manner at least by means of the floors.

3. Extension of the route according to claim 1 or 2, characterized in that at least the inner profile in known way has tapered webs towards the flanges. Considered Publications: German Patent No. 674648; German interpretative document No. 1009 133; Austrian Patent No. 200 541; French patent specification No. 762 500.